este trabajo se trata de los flujos de un fluidos y también tiene propiedades físicas del fluido que fluye

1. 1
I. OBJETIVOS:
1. Realizar el experimento de Reynolds.
2. Verificar los modelos de flujo laminar o turbulento, que se presentan cuando
está fluyendo un líquido por una tubería.
3. Reafirmar los conceptos teóricos estudiados.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO:
2.1. NATURALEZA DEL FLUJO DE UN FLUIDO
Cuando un fluido fluye a través de una tubería o sobre una superficie, el
modelo de flujo variara con la velocidad, las propiedades físicas del fluido y la
geometría de la superficie.
La mecánica de fluidos es el estudio del comportamiento de los fluidos, ya sea
que estén en reposo (estática de fluidos) ó en movimiento (dinámica de
fluidos).Los fluidos pueden ser líquidos ó gases. Caracterización de los fluidos
a través de sus propiedadesfísicas. Análisisdel comportamiento de los fluidos
cuando fluyen a través de tuberías. La energía del fluido según su velocidad,
elevación y presión.
2.2. PROPIEDADES FÍSICAS DEL FLUIDO QUE FLUYE
2.2.1. Densidad.
2.2.2. Presión:

2. 2
2.2.3. Compresibilidad:
2.2.4. Viscosidad:
2.2.5. Peso y masa.
2.2.6. Peso específico:
2.2.7. Tensión superficial
σ, tensión superficial o coeficiente de tención superficial.
2.2.8. Velocidad promedio.
Donde:
2.3. EXPERIMENTO DE REYNOLDS
El montaje consistía en un tanque de agua con una tubería de vidrio
dentro de la cual inyectó por sifón una fina corriente de tinta, regulando
colorante se hace igual al del agua.

3. 3
Figura 1. Montaje experimental de Reynolds
Figura 2. El dibujo que Reynolds presento es el siguiente:
el flujo con una válvula que abría con una palanca larga. En el centro del
tubo por medio de un capilar se introduce una corriente muy fina de
colorante soluble en agua, en este punto la velocidad de la corriente del
2.4. FLUJO LAMINAR Y TURBULENTO
2.4.1. Flujo laminar
Es un modelo de flujo que se presenta a velocidadesbajas del fluido en
forma de corrientes paralelas, el fluido se mueve sin mezcla lateral y las
capas contiguas se deslizan unas sobre otras, no existe corrientes
transversalesnitorbellinos,eltransporte del fluido esanivelmolecular.
2.4.2. Flujo turbulento
El experimento de Reynolds demuestra claramente la naturaleza de la
transición entre flujo laminar y turbulento de un fluido, existe dos

4. 4
velocidades criticas una mayor y otra menor, la mayor indica que por
debajo de ella las oscilaciones del flujo son inestables, y la menor indica
que por encima de ella también que existe un flujo en estado de
transición.
2.5. NÚMERO DE REYNOLDS
Estas cuatro variables pueden combinarse para formar un grupo, que
indica que el cambio del modelo del flujo se presenta para dos valores
definidos por el NRe. Para NRe inferiores a 2100 y 4000 se representa
siempre flujo turbulento. Entre 2100 y 4000 existe una región en
transición o estado inestable donde el tipo de flujo puede ser laminar o
turbulento, dependiendo de las condiciones del sistema.
2.5.1. Número de Reynolds para fluidos newtonianos
Re
du du
N
v


 
Donde:
d=diámetro interno del tubo, m.
u = velocidad lineal promedio del líquido, m/s.
 = viscosidad del líquido, Pa.s.
 =densidad del líquido, Kg. / 3
m .
V=viscosidad cinemática del líquido, m/ 2
s .
2.5.2. Número de Reynolds para fluidos no newtonianos
Para fluidos de la ley de la potencia.
2
3
Re
( )
2
3 1
nn n
n n d u
N
n m


  
  
 
Para flujo en transición a flujo turbulento.
Re 2
(4 2)(5 3)
2100
3(3 1)
n n
N
n
 



5. 5
III. MATERIALES :
3.1. MATERIALES:
 Experimento de Reynolds.
 Probeta.
 Controlador de tiempo.
 Jeringa y tinta azul.
IV. PROCEDIMIENTO :
1. Reconocemos el equipo que describe el experimento de Reynolds, observamos
la aplicación de este para la experiencia.
2. Conectar la manguera a la llave del agua y con esta controlar la presión,
también controlamos la salida del agua por la llave en el extremo final y en
esta colocamos un recipiente que pueda decepcionar el agua que sale, para
luego controlar con un cronómetro el tiempo que demora esta en llenar el
recipiente, luego medir el volumen ocupado por el fluido anotamos el tiempo
y el volumen obtenido.
3. Realizamos seis mediciones con tres repeticionescada una de ellas, para una
mejor obtención de datos y resultados, para una observación directa se le
inyecta a la tubería central tinta con una jeringa para observando los
diferentes fluidos. Realizar los cálculos correspondientes para hallar el
número de Reynolds y determinar el modelo de flujo que corresponde.
V. RESULTADOS
Se realizaron la toma de datos y luego de los cálculos pertinentes, se elaboró la
siguiente tabla que muestra los resultados, mostrándose el número de Reynolds y el
modelo de flujo.

6. 6
Cuadro Nº 01: Cálculos de la experiencia de Reynolds en el Sistema Internacional (SI).
Medida Volumen
V,(ml)
Volumen
V, (m3)
Tiempo
t(s)
Caudal
Q, (𝒎 𝟑/𝒔)
Velocidad
(m/s)
𝒖̅ = 𝑸/𝑨
Nº de
Reynolds
𝑵 𝑹𝒆 =
𝒅𝒖̅𝝆
𝝁
Modelo de
flujo
1 365 0.000365 61 5.98 × 10−6 3.32 × 10−2 489.30 LAMINAR
2 875 0.000875 45 1.94 × 10−5 1.08 × 10−1 1591.73 LAMINAR
3 490 0.000490 50 9.80 × 10−6 5.44 × 10−2 801.76 LAMINAR
4 1175 0.001175 28 4.20 × 10−5 2.33 × 10−1 3434.00 TRASICIÓN
5 635 0.000635 15 4.23 × 10−5 2.35 × 10−1 3463.49 TRASICIÓN
6 498 0.000498 8 6.23 × 10−5 3.46 × 10−1 5099.43 TURBULENTO
7 1055 0.001055 9 1.17 × 10−4 6.5 × 10−1 9579 TURBULENTO
5.1. CÁLCULOS:
Se muestra el procedimiento de los cálculos empleados para el cuadro Nº 01.
𝑵 𝑹𝒆 =
𝒅𝒖̅𝝆
𝝁
Datos, para agua a 19.6ºC:
𝜌 = 998.27𝑘𝑔/𝑚3(𝑑𝑒 𝑇𝐴𝐵𝐿𝐴𝑆)
µ = 1.016𝑥10−3(𝑑𝑒 𝑇𝐴𝐵𝐿𝐴𝑆)
𝐷 = 15𝑚𝑚 = 0.015𝑚2
Hallando el caudal:
V
Q
t

Tomamos los datos de la primera medida:
Q1 =
(0.000365)m3
61 seg
= 5.98 × 10−6
𝑚3
𝑠

7. 7
Sucesivamente para los siguientes datos:
Q2 = 1.94 × 10−5
𝑚3
𝑠
Q3 = 4.20 × 10−5
𝑚3
𝑠
Q4 = 9.80 × 10−6
𝑚3
𝑠
Q5 = 4.23 × 10−5
𝑚3
𝑠
Q6 = 6.23 × 10−5
𝑚3
𝑠
Q7 = 1.17 × 10−4
𝑚3
𝑠
Hallando la velocidad, con los caudales hallados:
Q
u
A

𝜇̅1 =
5.98 × 10−6 𝑚3
𝑠
1.8 × 10−4 𝑚2 = 3.32 × 10−2
𝑚
𝑠
Sucesivamente para los datos siguientes.
𝜇̅2 = 1.08 × 10−1
𝑚
𝑠
𝜇̅3 = 5.44 × 10−2
𝑚
𝑠
𝜇̅4 = 2.33 × 10−1
𝑚
𝑠
𝜇̅5 = 2.35 × 10−1
𝑚
𝑠
𝜇̅6 = 3.46 × 10−1
𝑚
𝑠

8. 8
𝜇̅7 = 6.5 × 10−1
𝑚
𝑠
Hallando el número de Reynolds:
𝑵 𝑹𝒆 =
𝝆 × 𝝁̅ × 𝒅 𝒅𝒊𝒂𝒎𝒆𝒕𝒓𝒐
𝝁
1𝑁𝑟𝑒=
998.27
𝑘𝑔
𝑚3 (3.32 × 10−2 𝑚
𝑠
)(0.015𝑚)
1.016𝑥10−3
1𝑁𝑟𝑒=489.30
Sucesivamente para los datos siguientes.
2𝑁𝑟𝑒=1591.73
3𝑁𝑟𝑒=801.76
4𝑁𝑟𝑒=3434.00
5𝑁𝑟𝑒=3463.49
6𝑁𝑟𝑒=5099.43
7𝑁𝑟𝑒=9579
Los cuales se explica en el Cuadro Nº 01 el modelo de flujo a la cual pertenece.
VI. DISCUCIONES:
En la práctica para realizar la experiencia, en función de la velocidad
promedio, la densidad, la viscosidad del fluido y el diámetro interno de la
tubería obtenido de las tablas de la cédula de la tubería o tubo. Estas
variables se correlacionan en un número adimensional conocido como el
número de Reynolds, pues este se relaciona entre las fuerzas inerciales y las
fuerzas viscosas de la corriente fluida, esta relación es la que determina la
inestabilidad del flujo que conduce a un régimen turbulento.
Para un fluido que circula en un conducto circular recto, como se observó en
la prácticarealizadaenlaexperienciase muestranlosresultadosenelcuadro
Nº 01, para la primera medida el número de Reynolds es 489.30, tratándose
de un flujo laminar, pues cuando el número de Reynolds es inferior a 2000 se

9. 9
presenta siempre un flujo laminar, pero para el caso de la segunda medida el
número de Reynolds es 1591.73, tratándose también de un flujo laminar ;
para el caso en la cuarta y quinta medida nos dio resultado de 3434.00 y
3463.49 tratándose de un estado inestable pues entre 2100 y 4000 existe una
región en transición donde el tipo de flujo puede ser laminar o turbulento,
dependiendo de las condiciones del sistema. La sexta y séptima medida el
número de Reynolds es 5099.43 y 9579, siendo en este caso un fluido
turbulento, y al ser observados la salida de la tinta se pudo apreciar y
distinguir cada flujo del fluido en el trabajo de experiencia.
VII. CONCLUSIONES:
 Se realizó el experimento de Reynolds, con la participación de todos los
alumnos conociendo el mecanismo de funcionamiento, y la manipulación de
esta en al control del fluido.
 Se determinó el caudal y la velocidad experimentalmente con los cálculos
pertinentes para cada caso, en el Sistema Internacional e inglés,
manejándose en ambos casos las unidades respectivas para cada uno del
sistema de medida señalada en este informe.
 Se comparó el modelo de flujo observado con el valor obtenido del número de
Reynolds, teniendo en cuenta los parámetros que se tienen para esta
determinación.
VIII. RECOMENDACIONES
 Se recomienda la correcta utilización, y manipulación en este caso del
experimento de Reynolds, para así conservar los equipos con los que se
cuentan para próximas experiencias, en las que sean necesarias la
utilización de este equipo didáctico para la observación de estos fenómenos.
 El trabajo en equipo nos asegura una mejor interpretación de resultados
pues así corroboramos algunas ideas y dudas sobre la práctica realizada.

10. 10
IX. CUESTIONARIO:
1. Explique los modelos de flujo que se presenta en un fluido cuando circula a
través de un tubo o una superficie.
a. Flujo estacionario: es una suposición aplicable a muchos flujos.
b. Flujo incompresible: aceptable si el número de Mach del flujo es
inferior a 0.3.
c. Flujo sin fricción: es muy restrictivo, las paredes sólidas introducen
efectos de fricción.
d. Flujo a lo largo de una línea de corriente: líneas de corriente, líneas
de corrientes distintas pueden tener diferentes “constantes de
Bernoulli”, dependiendo de las condiciones del flujo.
2. Como sería el experimento de Reynolds para un fluido compresible
Al considerar el movimiento de un fluido compresible a lo largo de una
tubería horizontal, es de hacer notar que si se experimenta un cambio de
presión a lo largo de su trayectoria, por efecto de la perdida de energía por
fricción, la densidad del fluido deja de ser constante
Figura 6. Flujo compresible a través de una tubería horizontal
Otro parámetro importante que es necesario analizar, es el número de
Reynolds para flujo compresible, el cual en cualquier punto de la tubería se
puede escribir como sigue:
. .
Re
V D


Ahora es conveniente expresarlo en función del flujo másico por unidad de
área,dado que esta variable permanece constante.Viendo laexpresión para

11. 11
el número de Reynolds se puede observar que si la viscosidad del fluido no
varía considerablemente a lo largo de la tubería se puede suponer que el
número de Reynolds es constante a lo largo de la misma. Retomando el
análisis de la figura 1, a medida que el gas se mueve entre 1 y 2,
experimentaunapérdidade energíaque se traduce enunacaídade presión,
la cual dependiendo del largo de la tubería puede ser considerablemente
alta, lo cual modificaría de manera proporcional de acuerdo al valor de la
densidad. Por esta razón la velocidad en el punto 2, queda expresada como:
1
2 1
2
V V



A medida que la presión cae más, más pequeño será el valor de la densidad
en dos y por consiguiente más alto será el valor de la velocidad en este
punto. Sin embargo, la velocidad no aumenta de manera indefinida. La
condición límite para la elevación de la velocidad se consigue, cuando el gas
alcanza la velocidad del sonido, la cual por definición es: Flujo crítico y
velocidad del sonido
3. Por una tubería de media pulgada de diámetro fluye, leche con un caudal 0.18
m3/min., si la temperatura de la leche es de 30ºC. ¿Qué modelo de flujo existe?
Solución:
Datos:
Para hallar la densidad y la velocidad de la leche a 30ºC, se halla de la
siguiente manera:
Viscosidad:
𝝁 = ℮
−𝟕.𝟑𝟔𝟐𝟐𝟖+
𝟐𝟑𝟗𝟔.𝟖𝟏𝟒
𝑻° +𝟐𝟕𝟑.𝟏𝟓
𝝁 = ℮
−𝟕.𝟑𝟔𝟐𝟐𝟖+
𝟐𝟑𝟗𝟔.𝟖𝟏𝟒
𝟑𝟎+𝟐𝟕𝟑.𝟏𝟓
𝝁 = 𝟏. 𝟕𝟐𝟑𝟎𝟐𝟕𝟗𝟔𝒄𝒑
𝟏 × 𝟏𝟎−𝟑 𝒑𝒂.𝒔
𝟏𝒄𝒑
= 𝟏. 𝟕𝟐𝟑𝟎× 𝟏𝟎−𝟑 𝒑𝒂. 𝒔

12. 12
Densidad:
1035.705 0.33462xT  
3
1035.705 0.33462 30 1025.6664
kg
x
m
   
Al no encontrar información en el apéndice se tomara el dato de 0.5, este
diámetro nominal como diámetro interno de la tubería:
2
Di=0.5m
Caudal:
3 3
31min
Q=0.18 3 10
min 60
m m
x x
s s


Hallando la velocidad:
3
3
2 2
3 10
0.01528
0.5
4
m
x
msu u
sx m


 
Hallando el número de Reynolds:
Pr. .
Re omediou Di
N



3
1025.6664 0.01528 0.5
Re 4547.9346
1.7230 10
x x
N
x 
  .
El modelo de flujo presente se determinó considerando que el número de
Reynolds es superior a 4000, presentándose un flujo turbulento.

13. 13
X. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA:
 WHITE, Frank. 2004-. “Mecánica de fluidos”. Editorial Silvia Figureras.
Colombia, Bogotá.
 VÉLIZ FLORES, Raúl Ricardo. 2012-.”Mecánica de fluidos”. Perú.
 http://operaciones1.files.wordpress.com/2009/05/flujo-compresible.pdf/
Visitado el 22/05/12 a las 14hrs.
 http://www.modeladoeningenieria.edu.ar/mei/repositorio/descargas/htst/cap0
3.pdf/ Visitado el 22/05/12 a las 14hrs.
 http://operaciones1.files.wordpress.com/2009/05/flujocompresiblepdf/ Visitado
el 22/05/12 a las 14hrs.